INTRODUCCIÓN
El interés por el estudio de la vegetación urbana se ha elevado en los últimos años, principalmente por los aportes de esta para mitigar los efectos del cambio climático. Muchos gobiernos municipales adoptan medidas dirigidas a proteger los espacios naturales e incrementar las áreas verdes, y más recientemente la implementación de la arquitectura verde (Velasco et al., 2016). Estas iniciativas se relacionan con los beneficios que proporciona la vegetación en los ecosistemas urbanos tales como almacenar y secuestrar carbono, reducir la contaminación acústica, mejorar la calidad del aire, reducir el consumo de energía, mejorar el valor de la propiedad y la calidad de vida urbana, contribuir a la salud humana, mitigar el calor y los extremos climáticos (Edwards et al., 2020).
Se estima que las áreas urbanas consumen el 67% de la energía global y producen el 71% de las emisiones de CO2, principalmente por al volumen del tráfico, la quema de combustibles fósiles y el cambio de áreas naturales por superficies artificiales (International Energy Agency, 2008). A pesar de que en las zonas urbanas se generan altas emisiones de contaminantes a la atmósfera, los bosques urbanos solo aportan el 2.21% de las reservas de carbono frente a 17.11 toneladas de carbono/ha de la cubierta forestal y arbórea en general (Gratani et al., 2016). En Ecuador, las emisiones de CO₂ en el año 2020 alcanzaron las 33 279 Mt (DatosMacro, 2020). Aunque las emisiones de Ecuador representan menos del 0.5% del CO₂ a nivel mundial, el Ministerio del Ambiente, Agua y Transición Ecológica sugiere la siembra de más de seis millones de árboles para mitigar la producción de CO₂ en zonas urbanas (Castillo-Ruperti et al., 2022).
Los automotores se han identificado como los principales generadores de CO₂ en las zonas urbanas. Datos demuestran que en la ciudad de Manta el parque automotor (carros, camiones, buses, motocicletas) ha aumento de 41 000 en 2015 a 88 000 en 2017 (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2018), lo que sugiere un incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Con relación a esto, la Convención de Naciones Unidas para el Cambio Climático ha propuesto la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero como estrategia para luchar contra el cambio climático (Naciones Unidas, 1992).
Pocos estudios locales disponibles evalúan los aportes del arbolado urbano para la eliminación directa del CO₂ de la atmósfera. Castillo-Ruperti et al. (2022) en su investigación sobre el arbolado del parque de La Madre (parque de mayor dimensión en Manta) determinan que los 87 árboles evaluados captan 36 555.78 kg de CO₂ de la atmósfera. Sin embargo, en zonas importantes de la urbe como la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, en la cual se han identificado hasta 29 áreas verdes (Pilozo, 2017), no se ha estudiado el potencial del arbolado en el secuestro de CO₂.
Considerando que los parques urbanos proporcionan la mayor parte de espacios verdes públicos disponibles para los habitantes urbanos (Latinopoulos, 2022), y que el arbolado que los integra cumple un papel fundamental a la hora de mitigar las emisiones de CO₂ generadas en las zonas urbanas mediante el proceso de fijación a través de la fotosíntesis (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, 2021), los urbanistas y arquitectos no han tomado en cuenta estos aspectos a la hora de planificar y desarrollar nuevas áreas urbanas (Danilina et al., 2021). Esfuerzos realizados por la administración municipal de Manta para mitigar la contaminación atmosférica como el programa Manta Reverdece no parecen ser suficientes, además de evidenciar no estar correctamente planificado ni implementado, ya que las características a tener en cuenta al plantar un árbol; tales como la selección de especies adaptadas al clima local, la composición, estado, distribución, estructura de cada una de las especies y el manejo, no parecen ser las correctas. El no tener en consideración estas particularidades limitaría el potencial del arbolado urbano de secuestrar CO₂ según lo plantea Sharma et al. (2021).
Por ende, la presente investigación tiene como objetivo estimar la cantidad de carbono capturado por el arbolado urbano de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, Ecuador a través del cálculo de la biomasa forestal (Brown y Lugo, 1992; Raihan et al., 2021). De esta forma se podrá valorar el potencial del arbolado urbano de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí para fijar CO₂. De esta forma se brindará información útil a los tomadores de decisiones que les permitirá diseñar planes de gestión de áreas verdes eficientes y, además, proyectar nuevas áreas verdes eligiendo las especies de árboles en función de su capacidad para secuestrar CO₂.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
La investigación se realizó en la sede de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, ubicada en la ciudad de Manta, Ecuador (figura 1). Posee una extensión aproximada de 214 283 m2. Presenta varias infraestructuras civiles (edificios, calles, aceras, postes y cableado) y diversas áreas verdes de distintas características y variados fines. Además, es considerado uno de los espacios con mayor densidad arbórea de la ciudad.
Inventario forestal
El inventario forestal se realizó de febrero a septiembre de 2021, seleccionando solo las especies leñosas ≥ 5 cm. Se evaluó la riqueza y abundancia del estrato arbóreo presente en las áreas verdes (aceras, jardines y parques) de la institución, independientemente de su función. La identificación de especies se realizó mediante la observación directa apoyada por distintas guías de campo. Como parte de la colección de datos se realizaron registros fotográficos. Las especies identificadas fueron categorizadas por ecosistemas de procedencia (húmedo, seco) y por la distribución del taxón (endémica, introducida, nativa).
Se estimó el diámetro (DAP) midiendo la longitud de circunferencia (LC) en centímetros a 1.3 m de altura del tallo con una cinta métrica. Se calculó mediante la siguiente fórmula:
DAP = LC/π
Por su parte la altura de los árboles se midió mediante el método de comparación de triángulos:
H = h * (D/d)
Donde
H = Altura del árbol (m)
h = Distancia en la regla entre la base y copa del árbol observado
D = Distancia entre el observador y el árbol
d = Distancia entre la regla y el observador
El área basal se estimó aplicando la fórmula:
AB = (π/4) * DAP2
Donde
AB = Área basal (m2)
π = 3.1416
DAP = Diámetro a 1.3 metros
El volumen de los árboles se determinó usando la siguiente fórmula:
Volumen = AB * H * ff
Donde
AB = Área basal (m2)
H = Altura
ff = factor de forma (0.7) (Ministerio del Ambiente, 2012)
La estructura arbórea de las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí se analizó mediante clases diamétricas de intervalos de 5 cm y clases altimétricas de intervalos de 5 m.
Estimación de CO₂ capturado en árboles
Para estimar el CO₂ capturado por el estrato arbóreo de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí se utilizó el método propuesto por Jumbo-Salazar et al. (2018). El uso de este método requiere determinar, previamente, la biomasa forestal.
Se utilizaron los factores de expansión para biomasa aérea y subterránea propuestos por el Panel de Cambio Climático para especies de zonas climáticas tropicales, aplicando un factor de expansión de 5.0 y 1.9 para especies con volúmenes < 20 m3 y entre 21-40 m3 respectivamente (Aalde et al., 2006). La densidad de madera de cada especie fue obtenida de bases de datos de fuentes secundarias (Aalde et al., 2006; Orwa et al., 2009; Arroyave et al., 2014). El valor de la biomasa forestal se obtuvo mediante la fórmula propuesta por Brown y Lugo (1992) que se representa a continuación:
Bf = Volumen * GE * FEBa * FEBs
Donde
Bf = Biomasa forestal (t)
GE = Densidad de la madera (t/m3)
FEBa = Factor de expansión de biomasa aérea
FEBs = Factor de expansión de biomasa subterránea
El carbono almacenado en el arbolado se calculó a partir de la fracción de la biomasa de los individuos (0.49), propuesta por Aalde et al. (2006):
C = Bf * Fc
Donde
C = Carbono (t)
Bf = Biomasa forestal
Fc = Fracción de carbono
Para estimar la cantidad de CO₂ capturado, se entiende que una tonelada de carbono equivale a 3.67 t de CO₂ secuestrado, se usó la ecuación de Jumbo-Salazar et al. (2018):
CO₂ = C * 3.67
Donde
CO₂ = cantidad de dióxido de carbono capturado en toneladas de CO₂
3.67 = fracción que se usa para convertir carbono en toneladas de CO₂
RESULTADOS
Composición y estructura del arbolado
El arbolado de las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí se encuentra distribuido de forma heterogénea entre parques, jardines y aceras de la institución. Como resultado de la evaluación en campo se identificaron un total de 68 especies de árboles y 1200 individuos. La especie más abundante fue Azadirachta indica (37%), seguida por la especie Adonidia merrillii (12%), ambas introducidas. La mayoría de las especies (66) identificadas han sido descritas como afines a ecosistemas secos (tabla 1).
Respecto a la frecuencia de especies categorizadas según su origen y distribución, sobresalen las introducidas, alcanzando el 56%, lo que corresponde a 38 especies. Destaca, como parte del arbolado de las áreas verdes de la Universidad Lay Eloy Alfaro de Manabí, una especie endémica (figura 2).
El área basal total del arbolado fue de 95.42 m², lo que representa un valor de 4.45 m2/ha. La especie con mayor índice basal fue Azadirachta indica, alcanzando los 64.60 m2. El volumen total de madera que se obtuvo fue de 727.42 m3, siendo la especie Azadirachta indica la de mayor volumen 512.44 m3, lo que representa el 70% del volumen total.
En la figura 3 se presenta la distribución de árboles por clases diamétricas, determinando la primera clase como la más abundante (30%). El 80% de los árboles (n=971) no superan los 40 cm de diámetro. La distribución de clases altimétricas mostró la misma tendencia que las clases diamétricas. El 78% de los árboles no superan los 10 m (figura 4). Solo un árbol alcanzó una altura superior a los 40 m.
Captura de CO2
Las especies con mayor densidad son: Tabebuia chrysantha (1.04 t/m3), Tamarindus indica (0.99 t/m3) y Caesalpinia pluviosa (0.89 t/m3). La biomasa arbórea calculada total fue de 10 927.41 t. Mientras que el carbono almacenado cubre 5 354.43 t, lo que representa 40 t/ha. En ambos casos, la especie Azadirachta indica acumula la mayor biomasa forestal (7 825.58 t) y carbono almacenado (3 834.53 t/ha), esto representa el 70% de biomasa forestal y carbono almacenado por esta especie. En el área de estudio, el CO₂ capturado se estimó en 19 650.76 t, lo que resulta en 10.90 t/ha de carbono capturado por el arbolado de las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí (tabla 2). La especie que se destaca por sobre las demás es Azadirachta indica, la cual captura el 72% del CO₂ (14 072.74 t) de todo el arbolado de las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí (figura 5).
DISCUSIÓN
Composición y estructura
Se identificaron un total de 1 200 individuos de 68 especies. La significativa cantidad de especies nativas (44%) de las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí se asemeja a lo reportado en áreas verdes urbanas en otras ciudades de Ecuador como Otavalo con 41% (Farinangro-Carlosama, 2020), Cuenca 41% (Muñoz y Vásquez, 2020) e Ibarra 37% (Farinango, 2020); incluso en otros países hay valores similares como en Brasil con 59% (Muneroli y Mascaró, 2010) y la India con 42% (Divakara et al., 2022). A pesar de esto, se evidenció que por causa de la expansión urbana los ecosistemas naturales disminuyen y con esto la presencia de especies nativas tal y como lo expone Divakara et al. (2022), aspecto que se puede observar en las recientes áreas verdes implementadas en la ciudad de Manta, las cuales están compuestas en su mayor proporción por especies exóticas (Arteaga y Casanova, 2018).
El 56% de las especies evaluadas son árboles introducidos, sobresaliendo sobre las demás la especie Azadirachta indica (37%), proveniente del sur de Asia. Se ha demostrado que esta especie no es apropiada para la implementación en áreas verdes debido a que presenta un comportamiento agresivo frente a otras especies, compitiendo por la humedad disponible en el suelo y provocando daños a la infraestructura civil (Cristancho, 2020). Además, es considerada una especie invasiva que se propaga de manera natural en la institución. De acuerdo con Dyderski y Jagodzinski (2020) las especies introducidas pueden generar impactos negativos sobre la regeneración de árboles en zonas naturales, afectando la persistencia de los bosques. Por otra parte, Xie (2018) sugiere que el uso de especies introducidas en parques o áreas verdes es posible debido a que su principal importancia se centra en el potencial que tienen estas para cumplir una función ornamental y paisajística como ecosistema urbano. Sin embargo, la conservación de la biodiversidad cumple a diferentes niveles con la promoción de servicios ecosistémicos, relevando la importancia de implementar en los diseños de nuevas áreas verdes la inclusión de ejemplares nativos con el fin de conservar y promover la biodiversidad, sin dejar de considerar los aspectos ornamentales y paisajísticos (Kowarik et al., 2020).
Las mediciones dendométricas determinaron que la especie Azadirachta indica, tiene los ejemplares más altos y, por sus propias características, también tienen el mayor diámetro, así como mayor área basal y volumen. A pesar de lo anterior, en el área de estudio la variable más influyente para determinar las especies con mayor área basal y diámetro a 1.30 m fue la abundancia.
Por su parte, en las clases diamétricas y altimétricas la mayor proporción de especímenes estuvieron por debajo de los 90 cm de diámetro del tronco y 25 m de altura respectivamente. Las figuras 3 y 4 demuestran una elevada cantidad de individuos juveniles, esto debido a los recientes esfuerzos de repoblar la institución con árboles. Los árboles juveniles contrastan con los árboles adultos sembrados hace más de 10 años en las áreas verdes más antiguas.
Captura de CO₂
Para el análisis del secuestro de carbono la biomasa es un indicador importante, por lo tanto, estimar la biomasa en los árboles es el primer paso para contabilizar el carbono (Arroyave, 2018). En este sentido, se pudo estimar una biomasa forestal del arbolado de 7 825.58 t, lo que resultó en 5 354.43 t de carbono almacenado. A pesar de que la riqueza de especies arbóreas es amplia y que las densidades de madera varían según la especie, esta variable no se puede considerar como único criterio para analizar a las especies en diferentes grupos funcionales (Arroyave, 2018) y más bien será el conjunto de variables dendométricas, la abundancia de las especies y el estado fisiológico de estas lo que determine la capacidad para almacenar carbono del arbolado.
Respecto a las especies que más capturan CO₂, fueron las más abundantes Azadirachta indica, Prosopis spp y Samanea saman. Si bien el 56% de las especies son introducidas, el arbolado urbano debería valorarse por el rol de los servicios ecosistémicos que ofrecen sobre el clima y la calidad del aire en áreas urbanas, independientemente de la categoría de las especies evaluadas (introducidas, nativas, endémicas). Estos servicios impactan de forma positiva sobre el bienestar y la salud física de las personas que se ven afectadas por la contaminación atmosférica en estas zonas (Kiss et al., 2015). En este sentido, Arroyave et al. (2019) demuestran que los árboles urbanos estudiados, además de secuestrar CO₂, eliminan contaminantes atmosféricos como el monóxido de carbono (CO), el dióxido nitrógeno (NO2), material particulado (PM2.5), PM10 y ozono (O3). No obstante a esto, se ha señalado que el CO₂ emitido en las urbes, generado por el parque automotor, no es compensado por las áreas verdes urbanas (Farinango-Carlosama, 2020; Farinango, 2020; Virdo et al., 2022).
A pesar de que la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí es una de las zonas más densamente pobladas de árboles en la ciudad, lo expuesto anteriormente sugiere que es necesario evaluar las emisiones de CO₂ generadas por el parque automotor en diferentes franjas horarias, debido a que en las horas pico suele aumentar el tráfico vehicular (Rojas et al., 2018). Adicionalmente, se debe considerar la estratificación de las áreas céntricas y suburbanas, las cuales reciben diferentes aportes de CO₂ (Velasco et al., 2016). De esta manera se podrá comprender mejor las relaciones entre los aportes de dióxido de carbono a la atmósfera y el potencial de capturar CO₂ del arbolado urbano.
En la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí varios elementos arbóreos han sido objeto de podas severas relacionadas con plagas, falta de mantenimiento y en algunos casos, por el tendido eléctrico, postes, redes de internet y cámaras de seguridad. De acuerdo con Gratani et al. (2016) el mantenimiento del arbolado es indispensable para evitar malas prácticas de poda, las cuales pueden reducir o anular el secuestro de CO₂. Además, los costos asociados para la prevención del contacto de los árboles y las líneas eléctricas pueden ser enormes, por lo que la disminución de la probabilidad de tales casos debe ser primordial en el diseño de nuevas áreas verdes (Czaja et al., 2020).
En varias zonas se observaron conflictos de diferentes especímenes relacionados con el levantamiento de aceras e invasión de las raíces a edificios y cisternas. Estos problemas requieren la remoción de estos especímenes, lo cual sin lugar a duda generará controversias motivadas porque la mayoría de estos individuos son adultos y los espacios de cobertura que proporcionan son bien aprovechados. A pesar de las discusiones que se puedan generar, lo correcto será erradicar estos árboles conflictivos y reemplazarlos, en la medida de lo posible, por especies aptas para estos espacios según lo planteado por Paganová y Vyhnáliková (2018).
Para mejorar el potencial de los servicios ecosistémicos que ofrecen las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí se requiere implementar o mejorar las políticas que promueven la plantación de árboles, la conservación y modificación de espacios verdes urbanos y la arquitectura verde (Flores et al., 2021). Por ende, será necesario obtener más información detallada de las áreas verdes urbanas para que los administradores puedan diseñar e implementar estrategias para maximizar la función ecológica del arbolado (Turner-Skoff y Cavender, 2019). Entonces, para generar áreas verdes más eficientes en la captura de dióxido de carbono, estas deberán contar con árboles por sobre otro tipo de vegetación (Wang et al., 2021). También, será importante incluir árboles en áreas grises para mejorar la sensación térmica (Wang et al., 2021), así como, la inclusión de especies perennifolias, las cuales fijan más CO₂ durante el año, como lo expresa Velasco et al. (2016). Se deberá tener en consideración que a pesar de que el césped tiene un importante valor paisajístico, captan muy poco CO₂ por sus capacidades fisiológicas (Gratani et al., 2016); por lo que se sugiere implementar cobertura arbórea en los sitios donde existe césped y donde se planifiquen espacios con esta vegetación. Sumado a esto, se ha determinado que el mal mantenimiento del arbolado urbano afecta la capacidad de estos especímenes para fijar CO₂; por ende, la planificación y el manejo de las áreas verdes es fundamental para conservar estos servicios ecosistémicos (Zucchetti et al., 2020).
CONCLUSIONES
La Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí cuenta con una importante cantidad de árboles en sus áreas verdes, las cuales, bien gestionadas, contribuyen a la prestación de servicios ecosistémicos. Además, la alta densidad de árboles y ante la deficiente cantidad de áreas verdes en la ciudad, la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí se convierte en un sitio de vital importancia para la promoción del servicio de captación de carbono en el entorno urbano.
La falta de planificación en la implantación de áreas verdes, desarrollo de infraestructura y selección de ejemplares arbóreos son los principales problemas que limitan el potencial del arbolado urbano en la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí para fijar CO₂; por lo que se puede entender que el potencial del arbolado irá disminuyendo en función de las labores de mantenimiento y retiro de ejemplares que generan conflictos con la infraestructura.
El estudio brinda información importante sobre el potencial de capturar de CO₂ por parte del arbolado de las áreas verdes de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí. Estos resultados aportarán a la comprensión de las relaciones de emisión y fijación de CO₂.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a los estudiantes practicantes de la carrera de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí por su apoyo técnico para el registro de la información en campo.